文档介绍：溶胶-凝胶法
发展简史
19世纪中叶,利用溶胶和凝胶制备单组分化合物。
20世纪 30~70年代,人们利用溶胶-凝胶技术制备无机材料取得初步成功,逐渐形成了“通过化学途径制备优良陶瓷”的概念,并称该方法为溶胶-凝胶法。
20世纪 80年代,溶胶-凝胶科学技术发展的一个高峰时期, 关于溶胶-凝胶技术基础研究和应用研究的文献大量出现,同时该方法也被广泛应用于铁电材料、超导材料、生物材料、催化剂载体、薄膜、高纯玻璃及其他材料的制备,成为无机材料合成中的一个独特的方法。
20世纪 90年代,兴起的纳米技术更是把溶胶-凝胶法的应用推向一个新的高潮,同时该技术开始形成一门称为“溶胶-凝胶科学”的独立学科。
21世纪以来,该学科的发展更为迅速,其研究也更为活跃,溶胶-凝胶技术在整个无机非金属材料领域,显示了巨大的优越性和极为广泛的应用前景。
优点
反应条件温和
制备的产品纯度高、可控
操作简单
相关概念
溶胶:胶态颗粒在液相体系中形成的稳定分散体系
凝胶:由液相介质获得的形状稳定的三维互联的多孔固体网络
溶胶-凝胶法:以无机盐或金属醇盐为前驱物,通过水解缩聚由溶胶逐渐形成凝胶,经老化、干燥等后处理从而得到所需材料的方法
制备流程
将醇盐溶解于有机溶剂中,加蒸馏水
待醇盐水解形成溶胶,将溶胶凝胶化处理得到凝胶
再经干燥、焙烧和粉碎,即得到粉体
制备流程图
制备示意图
反应机理
溶胶—凝胶法是通过金属化合物或配合物经
过水解、缩聚反应,来制备具有三维结构的
凝胶类氧化物
反应如下:
水解反应:MOR + H2O → MOH + HOR
缩合反应:MOR + HOM → MOM + HOR
MOH + HOM →MOM + H2O
影响因素
PH值:对于氢氧化物溶液,提高PH值可以增大其水解聚合速率,从而提高溶胶的浓度。此外OH-是胶团的反离子,增大PH值还能降低双电层的”电位”促进氢氧化物溶胶的凝结
反应温度:一般来说,升高温度可加速胶凝,这是化学反应的基本规律,但如果温度过高,也可能使缩合的凝胶解聚。